栉孔扇贝丁复水过程中品质变化的低场核磁共振检测方法与流程

本发明涉及一种水产加工贝类品质检测方法，特别涉及一种利用低场核磁共振图谱及成像信息鉴别栉孔扇贝丁复水过程中品质变化的方法。

背景技术：

栉孔扇贝丁是由栉孔扇贝贝柱经过一定的干制工艺制成的干制海产品，不仅美味可口，而且营养和经济价值均较高。扇贝丁在烹饪之前需要进行复水涨发，通常采用传统的水发工艺，即直接在100℃的沸水中保温10min的复水操作，但这种高温下的操作使得复水后的扇贝柱松散软烂，营养物质严重流失。在对水产品复水发制的研究中，现阶段国内外主要应用质构测定来监测产品加工过程中品质的变化，但传统的质构测定实验耗时较长，所需的实验样品数量大，会造成一定程度的浪费。而低场核磁共振检测前无需对样品进行特殊预处理，且实验的耗时短，具有便捷、快速、准确、无污染、无损耗的特点，而且不受鉴别样品外观条件影响，是一种非常有潜力的扇贝丁品质快速检测的新技术。

本发明充分认识到扇贝丁复水过程中品质鉴别的重要性与必要性，并认识到低场核磁共振横向弛豫参数及加权成像在扇贝丁复水过程中品质鉴别的优势，采用弛豫数据鉴别扇贝丁品质不仅能大大提高检测速度与准确性，同时可以实现实时在线检测，并且可以对不同温度下复水得到的扇贝丁进行快速的区分。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用低场核磁共振弛豫图谱信息及成像技术鉴别扇贝丁在不同温度下复水过程中的品质变化。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种鉴别扇贝丁不同温度下复水过程中品质变化的低场核磁共振检测方法，主要包括以下步骤：

(1)扇贝丁在不同温度下复水过程中低场核磁共振弛豫图谱信息数据库的建立

通过cpmg序列对不同温度下复水的扇贝丁进行横向弛豫分析，并采用一维反拉普拉斯算法作为横向弛豫时间谱反演算法，得出三个温度下扇贝丁复水过程中的横向弛豫图谱；通过多层自旋回波(se)序列得到扇贝丁复水涨发的t1加权成像和t2加权成像。

(2)扇贝丁在不同温度下复水过程中质构参数数据库的建立

利用物性分析仪进行同时通过质地剖面分析(textureprofileanalysis，tpa)，测定分析不同温度下复水的扇贝丁的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼度和回复性。

(3)鉴定扇贝丁品质方法的建立

对扇贝丁在不同温度下复水过程中低场核磁共振弛豫图谱信息数据库和质构参数数据库进行相关性分析，建立无损、高效的利用低场核磁共振技术快速检测扇贝丁复水过程中品质变化的方法；根据扇贝丁在不同温度下复水的横向弛豫数据，使用theuns-crambler软件对数据进行主成分回归分析，即利用降维的思想，把多个横向弛豫参数转化为一个综合指标，对不同复水方式的扇贝丁弛豫参数进行区分。得到扇贝丁在不同温度下复水的主成分散点图，对不同温度下复水的扇贝丁进行鉴别。

本发明利用低场核磁共振技术鉴别栉孔扇贝丁不同温度下复水过程中品质变化的方法具有以下的优点和特点：

(1)、鉴别速度快，鉴别结果准确；

(2)、重复性好、稳定性好；

(3)、本方法可以对复水后的扇贝丁产品进行直接测定，保持产品的完整性。

附图说明

图1为栉孔扇贝丁在4℃下不同浸泡时间的横向弛豫图谱及其t1,t2加权成像伪彩图；

图2为栉孔扇贝丁在20℃下不同浸泡时间的横向弛豫图谱及其t1,t2加权成像伪彩图；

图3为栉孔扇贝丁在100℃下不同浸泡时间的横向弛豫图谱及其t1,t2加权成像伪彩图；

图4为栉孔扇贝丁在不同温度下复水的主成分分析图。

具体实施方式

实施例1：利用低场核磁共振技术检测栉孔扇贝丁复水过程中品质变化的方法

(1)栉孔扇贝丁样品的制备及前处理

市场购买的栉孔扇贝，洗去表面泥沙和污物，去壳，摘除内脏和裙边，将得到的生贝柱(质量约2.2-3g)用2％-5％的盐水浸泡8-12min，并除掉肌肉上的黑斑和其他杂物，沥干后用3-4倍3％左右的盐水煮制，将洗净的贝柱放入带孔的容器中，在沸水中保持2-3min。，再将煮好的贝柱用3％的盐水洗去污沫，沥干，然后将贝柱放入60℃的鼓风干燥器内干燥7h，得到干贝丁样品。

将干制栉孔扇贝丁置于去离子水内，分别于4℃、20℃、100℃下进行复水，时间条件如下：

1)扇贝丁4℃下浸泡60min、80min、100min、120min、140min。

2)扇贝丁20℃下浸泡20min、40min、60min、80min、100min。

3)扇贝丁100℃下煮沸1min、3min、5min、7min、9min。

完成复水操作后取出扇贝，并使用吸水纸擦净表面水分，保鲜膜包裹以待进一步的检测。

(2)扇贝丁在不同温度下复水过程中低场核磁共振弛豫图谱信息数据库的建立

使用磁共振分析仪，设定磁体温度30℃、磁体强度0.5t、将标准油样放入射频线圈的中心位置，确定中心频率sfo1为39.66mhz，自动寻找90°和180°脉冲宽度，90°脉冲时间p1为15μs，180°脉冲时间p2为29μs，然后用cpmg序列测(1)中得到的样品的横向弛豫信号，将复水栉孔扇贝样品分别放于线圈的中心采集弛豫信号。参数设置如下：重复采样等待时间tw：3000-3500ms，模拟增益rg1：8.0-10.0，数字增益drg1：3-5，前置放大增益prg：1-2，累加次数ns：4-8，回波个数nech：3000-5000，时延dl1：0.2-0.4ms，采样点数td：257452，每次重复采集3次信号，取平均值，最后应用multiexpinvanalysis软件进行多指数拟合得到复水扇贝的横向弛豫图谱。测得的图谱信息包括第一峰的起始时间t21、第二峰的起始时间t22、第三峰的起始时间t23、第一峰的峰面积a21、第二峰的峰面积a22、第三峰的峰面积a23。其中t21出现的信号代表束缚水，即紧密结合的极性基团在肌肉蛋白分子表面的水份；t22出现的信号为存在于肌原纤维内的不可移动水，t23出现的信号代表存在于肌原纤维之间的自由水。

使用磁共振分析仪对(1)中所得样品进行t1、t2加权成像测定，利用多层自旋回波(se)序列对复水扇贝进行磁共振成像(t1和t2加权成像)，通常se序列的信号强度在组织一定的情况下，改变序列参数重复时间tr和回波时间te就可改变质子密度、t1及t2对图像的影响程度或者加权权重。参数设置为：层数：4-5，视野fov：100×100mm，层厚：2.5-4.1mm，层间隙：0.3-0.5mm，readsize：256，phasesize：192，扫描次数average：4-5，t1加权成像的重复时间tr：300ms，回波时间te：20-30ms；t2加权成像的重复时间tr：1600-2000ms，回波时间te：50ms。通过上述参数获得复水海参的t1加权成像和t2加权成像，图像均以dcm格式保存并进行处理。

结果如图1，图2，图3所示，分别表示干贝丁在4℃、20℃及100℃下复水过程中低场核磁共振横向弛豫图谱及t1、t2加权成像的变化，能够明显地看出随着浸泡时间的逐步增加，对应的弛豫时间均逐渐增加，结合水与自由水的流动性增强。其中，不可移动水的变化趋势较自由水和结合水更为明显，结合水的流动性并没有改变显著，它反映了与肌肉蛋白结合的稳定性。相比三个温度下的弛豫图谱，100℃下t22、t23的变化速率明显高于20℃和4℃下的变化速率。

(3)扇贝丁在不同温度下复水过程中质构参数数据库的建立

实验采用物性分析仪(ta-xtplus)对(1)中所制得的样品进行测定。设置仪器在tpa模式下测定干制栉孔扇贝丁复水过程中的质构参数：硬度、弹性、咀嚼性、粘聚性以及回复性。将不同复水时间的扇贝置于探头正下方。选用直径为3mm的圆柱探头。具体测试参数：测试前速率为30-40mm/min，测试速率为60-65mm/min，测试后速率为30-40mm/min，压缩量40-60％。两次压缩之间的停留时间为5-7s。质构仪与计算机的连接，输出质构测试信号并合成曲线，然后根据所得到的质构特性曲线计算复水扇贝的各项质构参数。每种条件下样品的平行实验均大于10。

表1栉孔扇贝丁在4℃不同复水时间的质构参数数据库

同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05)

表2栉孔扇贝丁在20℃不同复水时间的质构参数数据库

同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

表3栉孔扇贝丁在100℃不同复水时间的质构参数数据库

同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

从中数据可以分析出，随着复水时间的增加，干制扇贝丁复水过程中的硬度和咀嚼度显著性的降低，弹性、粘聚性、回复性小幅度增加。咀嚼度的变化趋势与硬度的变化规律相似，这是可能是由于咀嚼度主要受硬度、弹性影响。而100℃下变化的趋势明显高于4℃和20℃下的变化。

(4)鉴定扇贝丁品质方法的建立

使用spssstatistics20软件对实验数据进行显著性分析，以s-n-k法进行两两比较，对质构数据以及低场核磁数据进行相关性分析，结合核磁成像图像，对干制栉孔扇贝丁在复水过程中质构特性变化与水分迁移规律相关性进行分析研究。

表4栉孔扇贝丁4℃复水横向弛豫图谱信息与质构信息相关性分析

r：相关系数；p：显著水平；ns：没有显著相关性

表4中可以看出，在4℃下复水过程中，除了粘聚性和回复性，其余质构参数都与t22、a22极其显著相关，硬度(0.819≤r²≤0.943)、弹性(0.877≤r²≤0.926)、回复性与a21显著相关。粘聚性(0.771≤r²≤0.850)与t21极其显著相关,与a21显著相关。咀嚼性(0.774≤r²≤0.907)和t22，t23，a21，a22显著相关。除了t21，回复性只与a21显著相关(r²＝0.666)。相关性说明4℃低场核磁共振技术可以根据t22、a21、a22参数综合描述干制栉孔扇贝复水过程中硬度、弹性、咀嚼性的质构参数变化。

表5中可以看出，在20℃下复水过程中，硬度与t22显著相关，a21、a22极其显著相关(0.702≤r²≤0.870)。弹性与t21、t22、a21显著相关，与a22极其显著相关(0.715≤r²≤0.935)。粘聚性与t22极其显著相关，与a22显著相关(0.790≤r²≤0.868)。咀嚼度与t22，t23显著相关，与a21，a22极其显著相关(0.659≤r²≤0.901)。回复性与t22显著相关(r²＝0.730)。相关性说明20℃低场核磁共振技术可以根据t22、a21、a22参数综合描述干制栉孔扇贝复水过程中硬度、弹性、咀嚼性的质构参数变化。

表5栉孔扇贝丁20℃复水横向弛豫图谱信息与质构信息相关性分析

r：相关系数；p：显著水平；ns：没有显著相关性

从表6中可以看出，在100℃下复水过程中，硬度与t21、t22、a21、a22极其显著相关(0.856≤r²≤0.922)。弹性与t21、t22显著相关，与a21、a22极其显著相关(0.717≤r²≤0.919)。粘聚性与t21、t22显著相关(0.699≤r²≤0.700)。咀嚼度与t22、a21、a22显著相关(0.688≤r²≤0.746)。回复性与t21、t22显著相关(0.692≤r²≤0.727)。相关性说明100℃低场核磁共振技术可以根据t22、a21、a22参数综合描述干制栉孔扇贝复水过程中硬度、弹性、咀嚼性的质构参数变化。

综上所述，扇贝丁在4℃、20℃、100℃三种不同温度下复水的过程中，其硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性与回复性都与低场核磁共振横向弛豫信号具有一定相关性，因此，可以通过对扇贝丁进行低场核磁共振信号扫描，从而对其复水的过程中品质的变化情况进行监测，从而达到控制其品质变化的作用。

表6栉孔扇贝丁100℃复水横向弛豫图谱信息与质构信息相关性分析

r：相关系数；p：显著水平；ns：没有显著相关性

实施例2：利用低场核磁共振技术对不同温度下复水得到的扇贝丁成品进行区分

(1)干制栉孔扇贝丁的选取

选取实施案例1(1)中在4℃下复水140min，在20℃下复水100min及在100℃下复水9min的扇贝丁，并使用吸水纸擦净表面水分，保鲜膜包裹以待进一步的检测。

(2)三种温度下复水的扇贝丁的核磁信号采集

选取(1)中三种扇贝丁各10个，利用实施案例1(2)中的方法，用cpmg序列测其横向弛豫信号。

(3)区分不同温度下复水的扇贝丁成品方法的建立

使用theuns-crambler软件对实施案例2(2)中所得的数据进行主成分回归分析，可以得出三个不同温度下复水的扇贝丁分别处于三个不同区域(图4)，综上所述，可以通过对复水涨发后的扇贝丁进行核磁信号扫描，经过数据的处理，根据其所处的坐标区域，来判定其复水的温度，从而建立了一种快速、无损的方法来鉴别复水温度对扇贝丁成品的影响。研究结果表明，可继续扩大不同温度下扇贝丁复水过程中低场核磁共振弛豫图谱数据库，对市场上没有品质保障的扇贝丁复水涨发及食用方法进行鉴别检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。